不可逆过程的分析 六
可逆过程与不可逆过程
可逆过程与不可逆过程在同一恒温条件下，理想气体经无限多次膨胀体积由V1变到V2后，再经无限多次压缩体积又由V2变回到V1时，体系和环境都没有发生任何永久性变化(即体系和环境都没有功和热的得失或者说体系与环境没有功和热的交换)，体系和环境都完全恢复为原来的状态。
热力学将能够通过同一方法、手段令过程反方向进行而使体系和环境都完全回复到原来状态的过程称为可逆过程。
可逆过程具有以下三个特点：①动力和阻力相差无限小量。
如dp、dV、dT。
理想气体等温可逆膨胀时，体系对环境作最大功；等温可逆压缩时，环境消耗最小功。
②在特定条件下，体系由始态可逆变化至终态，再由终态可逆回复到始态时，体系和环境都完全回复到各自的原来状态。
③过程进行中的任意瞬间，体系内部无限接近平衡态，体系与环境之间也无限接近平衡。
注意：可逆过程是一个理想过程，在自然界中并不存在，但热力学中的可逆过程具有很重要的理论和现实意义。
在同一特定条件下，可逆过程的效率最高，因此可以将其作为改善、提高实际过程效率的目标；热力学中许多状态函数变化值的求取，只有通过设计可逆过程才能具体计算；某些实际过程可以近似视为可逆过程，如：在无限接近相平衡条件下进行的相变化，液体在其沸点下的蒸发、固体在其熔点下的熔化等等均可近似视为可逆过程。
在自然界中发生的一切过程严格讲都不是可逆过程，而是不可逆过程。
什么是不可逆过程?以恒温下一次膨胀与一次压缩为例。
由图2可以看出，当体系从V1一次膨胀到V2时，环境得到的功为abV2V1矩形面积；当体系从V2一次压缩到V1时，环境消耗的功为hfV1V2矩形面积。
体系回到起始状态后，环境损失了abhf矩形面积的功。
体系经历某一过程后，再令其回复到起始状态时，在环境中一定会留下痕迹(比如：功的损失)的过程称为不可逆过程。
不可逆过程具有以下三个特点：①动力和阻力相差有限值。
如△p、△V、△T。
②过程进行中体系统总是处于不平衡态。
在特定条件下，体系由始态可逆变化至终态，再由终态可逆回复到始态时，体系和环境都完全回复到各自的原来状态。
不可逆过程
·
水 重物 绝热壁 焦耳热功当量实验 · 重物下落，功全 部转化成热而不产 生其他变化，可自 然进行。 水冷却使叶片旋 转，从而提升重物， 则不可能自然进行。
叶片
重物
热量自动从低温物体传到高温物体
不可能
高温
低温
自动
气体自由膨胀是可以自动进行的,但自动收缩 的过程谁也没有见到过。 “一切与热现象有关的自然过程都是不可逆的， 都存在一定的方向性 ----存在着时间箭头”
判断下列说法中哪一种是不正确的 （1）可逆过程一定是准静过程； （2）准静过程一定是可逆过程； （3）不可逆过程一定找不到另一个过 程使系统和外界完全复原； （4）非准静过程一定是不可逆过程。
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判断下列说法中哪一种是不正确的 （1）可逆过程一定是准静过程； （2）准静过程一定是可逆过程； （3）不可逆过程一定找不到另一个过 程使系统和外界完全复原； （4）非准静过程一定是不可逆过程。
课前复习
循环过程： 热机效率： 制冷系数：
E ?
?
?
卡诺？
热力学第二定律
问题:
热力学第一定律：一切热力学过程都应满 足能量守恒。但满足能量守恒的过程是否 一定都能进行? 热力学第二定律：满足能量守恒的过程不 一定都能进行!过程的进行还有个方向性的 问题。
3.4.1 自然过程的方向
1
（前人卡诺给他打下了基础）
A=Q
T2 1 T1
9
理想气体等温膨胀过程不是把热全部 转变为功 吗？ V1
T
Q
A= Q
V2
是把热全部变成了功，但伴随了其它变化(系统 体积膨胀）
可逆与不可逆过程
可逆与不可逆过程可逆与不可逆过程1准静态过程2可逆与不可逆过程1. 准静态过程(quasi-static process)B 1p 2p p 1V 2V Vi f ●系统达到平衡态后，它的状态可在状态图上以一个点表示。
● 一旦外界条件 变化，系统平衡态必被破坏，以后系统在外界决定的新条件下达到新的平衡。
实际变化过程中，往往新平衡态尚未达到，外界已发生下一步变化，因而系统经历一系列非平衡态------一条随意画的虚线表示. ● 一种理想的状态变化过程是，外界的状态参量每次只作一微小变化，只有当系统达到平衡态后，外界才作下一个微小变化，直到系统最后达到终态f (平衡态)。
● 在状态图上表示就是从 i- A- f 这一系列点所联结成的实线。
A准静态过程：一个进行得无限缓慢，以致系统连续不断地经历着一系列平衡态的过程.实际过程是非准静态过程，但只要过程进行的时间远大于系统的弛豫时间，均可看作准静态过程。
如：实际汽缸的压缩过程可看作准静态过程 310sF τ-≈思考？例: (1)全部砝码水平地移到右搁板上------不满足力学平衡(2) 每次仅水平移走一个质量同为m 的小砝码，每次都要等到缓慢上升的活塞稳定在新平衡位置以后，才移 走下一个小砝码。
显然(2)的过程可看作准静态过程，只要每次压强变化 ，且变化足够缓慢，与此相反(1)的过 程为非准静态过程。
p A mg p <<=∆温度热源0T 固体温度T 例：热量传递过程: 把一温度为T 的固体与一温度为 T 0的恒温热源接触，设T ＜T 0，热量源源不断从热源输入固体中，最后固体温度也变为T 0。
由于在热传导过程中, 固体温度处处不同，它不满足热学平衡条件 ，因而经过的每一个中间状态都不是平衡态，故该过程不是准静态过程。
要使物体温度从T 1变为T 0过程是准静态的可采用一系列温度彼此相差 ΔT 的恒温热源TT <<∆1T T T ∆+1TT ∆+21T T ∆-00T 在这样的过程中，中间经历的每一个状态都可认为是平衡态，因而整个过程可认为是准静态过程。
功变热过程不可逆性的统计分析
ｈ
（） １
对 孤 立 系统 ， 由能 量 守 恒 ， 容 器 的 容 积 Ｖ 不 变 、 器 当 容 停止时 气 体 的定 向 动 能 转 化 为 内 能 （ 运 动 能 ） 使 气 热 ，
，
收 稿 日期 ：０ —０ ２０１ ５—１ ； 回 日期 ：０ １一ｌ —２ ５修 ２０ １ ５ 作者简介 ： 成金（９０ ）男 ， 宁锦州人 ， 州 师范学院物理系副教授 ， 李 １６一 ． 辽 锦 主要 从 事 物 理 教 学 研 究 工 作
其 ａｌＺ ， ，为 格 日 子Ｎ 分 中 ＝ （ ） ＝１均 拉 朗 乘 ，为 ｎ 卢
子数 ， ｋ为 玻 尔 兹 曼 常 量 ， 为 配 分 函 数 ： Ｚ
ｚ 卜ｊ ２ 一ｚｄ ＝ ’ … ２ ｄ ｅ ¨ １ 幽ｐ２ｚ ｄ
（） ２
对 水 作 功 使 水 温 升 高 ， 是 电 流 通 过 电 阻 作 功 使 水 温 还 升 高 ， 是 通 过 作 功 使 系 统 产 生 定 向 运 动 并 通 过 分 子 均 间 的碰 撞 将 有 序 运 动 能 转 化 为 无 序 运 动 能 ．
分 子在 动 量 空 间 的 分 布 ， 动 量 的 不 确 定 性 ． 述 分 或 上
其 中 女＝ ， 为普 适 气 体 常明 ， 与 系 统 是 否作 定 向 运 动 无 关 ． 统 计 物 理 的 熵 从
观点 看 ， 功 变 热 过 程 中 ， 界 作 功 使 系 统 作 定 向 运 在 外
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第 ２ 卷 第 ７期 １ ２０ ０ ２年 ７月
大 学 物 理
Ｃ０ ＬＬＥＧＥ ＰＨ ＹＳＩ ＣＳ
Ｖ０ ． ＮＯ． １ ２１ ７
Ｊ ｌ．２ ０ ｕｙ ０ ２
热力学知识：热力学中的可逆过程和热不可逆过程
热力学知识：热力学中的可逆过程和热不可逆过程热力学中的可逆过程和热不可逆过程热力学是一门研究热力学系统、热力学宏观性质以及宏观演化规律的学科，热力学系统的运动是由能量和熵这两个概念来描述的。
在热力学中，过程可以分为可逆过程和热不可逆过程。
本文将从这两个方面来介绍热力学中可逆过程和热不可逆过程的概念、特征、应用以及在能源利用方面的问题。
一、可逆过程在热力学中，可逆过程（reversible process）是指将系统从一个平衡状态转化为另一个平衡状态的过程，使系统在整个过程中可逆，即过程可以在任意时间段内反转。
换句话说，可逆过程是能够通过微小的变化来实现状态的逆转。
在可逆过程中，系统中的能量守恒，系统的熵保持不变。
可逆过程具有以下三个特征：1.可逆性：在可逆过程中，熵增加的总量等于零，即系统的熵是不变的。
2.回弹性：如果发生扰动，系统要回到原来的状态，力与位移的乘积负责抵消了失去的能量。
3.经济性：可逆过程的能量损失极小，因为它们是先被吸收然后又被释放的，之间进行循环。
可逆过程适用于理想热机和理想气体的等温和等容过程。
二、热不可逆过程热不可逆过程（irreversible process）是指系统从一个非平衡状态转化到另一个平衡状态的过程，使过程中的能量不仅仅由于热传递而流失，还有其他形式损失，如机械运动、电能、声能等都可能造成。
换句话说，热不可逆过程是一种不可逆转的过程，系统中的熵不断增加。
热不可逆过程具有以下特征：1.时间不可逆性：热不可逆过程是一种有向过程，时间流逝方向不能改变。
2.能量不可恢复性：热不可逆过程导致一部分能量被消耗，不能恢复。
3.热不可逆性：热不可逆过程不能通过温度较低的物体获得能量，因为物体已经到达平衡状态。
热不可逆过程适用于热机和汽车发动机的实际和现实气体过程，可以产生功和效率。
三、应用热力学中的可逆过程和热不可逆过程在生产和制造过程、环境和能源开发方面具有重要应用。
1.生产和制造过程在生产和制造过程中，通过对物质的传递和变换来获得更高的效率和更高的产量，但是这些过程总是会导致能量的消耗和浪费。
可逆过程和不可逆过程容积功
• 热力学中首先假定热力学体系处于平衡状 态，其次假定实际的变化过程是由无限接 近的平衡状态所组成的所谓平衡过程。要 想达到平衡过程，必须是外界的压力和温 度变化得很慢，这样才能可能在任何瞬间， 使外界和体系之间以及体系内部的压力差 和温度差都是无限小；换句话说，就是外 界和体系之间或体系内部随时都处在力平 衡和热平衡状态下所进行的变化过程，这 样的过程就叫平衡过程。
• 若图l—2—6表示的体系所进行的是不平衡 的膨胀过程，那么工质的作用力大于外界的 反抗力，工质所做的膨胀功显然大于飞轮所 获得的动能，利用这动能显然不足以压缩工 质使之沿原来的路程2765431恢复到原状态， 为了使压缩工质沿原路程恢复到起始状态， 势必要由外界供给额外的功。此外，由于热 的不平衡，工质在吸热时；工质的温度随时 都低于热源的温度，而当逆向进行时，温度 较低的工质就不可能把先前所吸收的热量全 部交还给热源，而是有一部分热量必须向另 一温度更低的热源放热。
• 在实际过程中，很少能满足力平衡、热平 衡以及没有摩擦这三个条件，所以，一切 的实际过程都是不可逆过程。不可逆过程 必将引起的一些后遗效果意味着热力学上 的损失，而可逆则是一个不引起任何热力 学损失的理想过程，所以可逆过程比较简 单，它有助于理论上的分析研究和计算简 便。在热力学中主要是研究可逆过程。
所以换热量不仅决定于气体的起始和终了状 态，而且还与气体的变化过程有关，所 以 q12 和 w12一样，不是状态量，而是过程 量，
dq 仅代表过程中的热量，而不是全微
q1 )
分的符号，所以 q12 也不能写成 (q2
而只能写成
1 dp。
2
图1-2-5
图1-2-6
图1-2-7
• 由于平衡状态在压容图上可用—个点表示， 因此，平衡过程则可用一条由这些连续的 点所形成的曲线表示，如图l—2—5(a)所示。 至于不平衡过程一般不能在坐标图上表示， 但有时在起始和终了两平衡状态之间用虚 线示意，如图1—1—5(b)所示，工程实际 中，气缸内的气体分子运动的速度很快， 以至于气体的内部很快地达到平衡状态， 整个过程也就非常接近一个平衡过程。
热力学中的可逆和不可逆过程
热力学中的可逆和不可逆过程热力学是研究热能转化和传递的科学，而在热力学中，可逆和不可逆过程是两个重要的概念。
可逆过程是指在热力学系统中，从一个平衡状态到另一个平衡状态的过程，而不可逆过程则是指不能以逆向的方式进行的过程。
本文将探讨可逆和不可逆过程的概念及其在热力学中的应用。
可逆过程在热力学中扮演着重要的角色。
一方面，可逆过程是理想化的过程，它在理论上能够达到最高效率。
另一方面，可逆过程也是严格可控的过程，可以通过微观调节来实现。
一个典型的可逆过程是等温过程，它是指系统与周围环境温度相同时进行的过程。
在等温过程中，系统的温度保持不变，内外压力之间通过微小的压缩或膨胀来平衡，这种过程可以通过热源和冷源之间的相互作用来实现。
与可逆过程相反，不可逆过程是系统在无法实现最高效率的条件下进行的过程。
不可逆过程是真实系统中常见的过程，其特点是熵的增加。
熵是一个热力学量，用来衡量系统的混乱度或无序程度。
在不可逆过程中，熵会增加，而在可逆过程中，熵保持不变。
一个常见的不可逆过程是热传导，它指的是热量从高温区域传递到低温区域的过程。
热传导是不可逆的，因为热量的自发传递只能发生从高温到低温的方向，而无法反向发生。
可逆过程和不可逆过程在热力学中有许多应用。
其中一个重要的应用是热力学循环的分析。
热力学循环是指一系列可逆和不可逆过程组成的过程，它们经过一些操作，使得系统最终返回到初始状态。
在热力学循环中，可逆过程被广泛应用于理想化的汽车发动机和热力发电厂等设备中。
由于可逆过程具有最高效率，因此通过优化循环中的可逆过程，可以提高整个系统的能源利用率。
另一个与可逆过程和不可逆过程相关的应用是热力学第二定律和熵的研究。
热力学第二定律是热力学中最重要的定律之一，它规定了自然界中热量传递的方向和限制。
根据热力学第二定律，孤立系统中熵总是增加的，不可逆过程总是发生的。
通过熵的概念，我们可以对不可逆过程的特性进行定量分析，并对自然界中的能量转化过程进行限制和优化。
不可逆过程的分析
不可逆过程的分析1.热力学不可逆性：热力学不可逆性是不可逆过程的一种表现形式。
在自然界中，热量从高温物体传递到低温物体是一个不可逆过程。
这是因为能量的传递是不可逆的，热量会自发地由高温物体流向低温物体，而不会反向流动。
这符合热力学第二定律的表述，即熵增定律。
熵是描述系统混乱程度的物理量，热力学第二定律指出，孤立系统的熵只能增加，不可能减小。
因此，热能转变为机械能的过程是不可逆的。
2.过程不可逆性与时间箭头：过程不可逆性与时间箭头存在密切关系。
在自然界中，时间的流动具有唯一方向，即从过去到未来。
这就意味着，自然界中许多过程只能向前进行，不能逆向发生。
例如，热气体与冷气体之间的传热过程，热量从高温气体传递到低温气体，而不会反向流动。
时间箭头的存在决定了这些过程的不可逆性。
3.不可逆过程的熵增：不可逆过程的另一个显著特征是熵的增加。
熵是一个宏观物理量，描述了系统的无序程度。
根据热力学第二定律，不可逆过程中系统的熵必定增加。
熵增加是因为不可逆过程中能量转化的不完全性和能量损失的存在。
例如，热机的工作过程中，热能转变为机械能的效率不可能达到100%，一部分能量会以热量的形式散失到环境中，导致系统的熵增加。
4.不可逆过程的能量损失：不可逆过程中存在能量的损失。
在自然界中，能量转换的过程总是伴随着能量的散失或损耗。
这是由于热量只能从高温物体传递到低温物体，不可能完全转变为机械能或其他形式的能量。
能量的损失导致了系统整体能量的减少，从而造成了能量的不可逆转换。
5.不可逆过程的不可恢复性：一旦发生不可逆过程，系统就无法恢复到初始状态。
这是由于能量和信息的损失，在转变过程中发生。
例如，摩擦现象是一种典型的不可逆过程，摩擦会导致能量的损耗和系统的热量增加。
摩擦使得能量不可逆转换，不可恢复到系统的初始状态。
因此，不可逆过程是一个不可恢复的过程。
总结起来，不可逆过程是指系统从一个状态转变为另一个状态的过程，具有热力学不可逆性、过程不可逆性与时间箭头、熵增、能量损失和不可恢复性等特征。
第六章 第五节 不可逆磁化过程
P=2 P=1
H0
2 KU 1
0M s
（6-70）
0 300
600 900
θ0
二、不可逆畴转磁化
根据以上计算，单晶铁磁体的可逆与不可逆畴转磁化过程可以
用图6-22来说明。
易
易轴
0
轴
Ms
Ms
H
0 H
易 轴
0 H
Ms
(a)
(b)
(c)
图6-22 单轴各向异性情况下可逆和不可逆转动磁化
二、不可逆畴转磁化
二、不可逆畴转磁化
2、磁化率
对由不可逆畴转磁化过程决定的磁化率也可以进行计算。假设有
一单轴各向异性晶体，只考虑θ0为1800的情况。如图6-23所示。
当θ0为1800时，由（6-68）式可以得到临界磁场强度H0为
H0
2 KU 1
0M s
当H = H0时，将发生不可逆畴转磁化，Ms将大量地转向H方向。
ab段：是不可逆壁移阶段--- d
磁化曲线中的陡峻部分 c点：是一个剩余状态点，Mr c→d→f ：反磁化过程；由畴
壁位移决定的矫顽力Hc
f
M Mr
c
o
b
a H
图6-18 畴壁位移形成的磁化曲线和磁滞回线示意图 返回
一、不可逆壁移磁化
当外加磁场稍微大于临界磁场H0时，畴壁就会出现跳跃式 的位移---巴克豪森跳跃。图6-19表示了跳跃式不可逆位移。巴 克豪森跳跃---不可逆壁移的标志。
沿H方向磁化强度的变化量为
M H M s cos 0 M S cos1800 2M s
不可逆畴转过程决定的磁化率为
ir
M H H0
0
M
热力学中的可逆过程与不可逆过程
热力学中的可逆过程与不可逆过程热力学是研究能量转化与能量传递的学科，涉及到了许多重要的概念与原理。
其中，可逆过程与不可逆过程是热力学中的两个重要概念，它们对于各个工程领域和自然科学研究都具有重要意义。
本文将就这两个概念进行探讨，旨在深入了解这两个过程的特点与应用。
一、可逆过程可逆过程是指在系统内发生的过程可以在给定的条件下以相同的顺序反转，达到与初始状态完全相同的过程。
简而言之，可逆过程是可逆的，可以在任何时候完全逆转过程而不产生任何不可逆性和额外的能量损失。
在可逆过程中，系统内的能量转化是无损失的。
一个典型的例子是理想气体的绝热膨胀和绝热压缩。
在绝热条件下，理想气体的膨胀和压缩可以看作是两个可逆过程。
在膨胀过程中，理想气体通过缓慢而均匀地将容器的体积扩大，外部环境对气体进行功的做用将气体的压强降低，使气体内部的分子自发地做功，气体的温度下降，最终达到平衡态。
而在绝热压缩过程中，正好相反，气体的体积缩小，温度升高，最终也可以达到平衡态。
整个过程中，无论是膨胀还是压缩，系统内的能量转化都是完全可逆的，没有能量损失。
二、不可逆过程不可逆过程与可逆过程相反，是指系统中发生的不能在给定条件下逆转的过程。
不可逆过程会导致能量的不可逆转化和能量损失。
在不可逆过程中，系统内的能量转化是有损失的。
例如，我们常见的阻力会造成机械系统的损耗。
当我们让车辆在水平面上运动时，车轮与地面之间的摩擦力会导致能量的损耗，这是一个不可逆过程。
无法将已经转化成摩擦热的能量再次转化回机械能。
另外，自然界中的热传导现象也是不可逆过程的一种。
热传导是指高温物体的热能通过接触媒介传递给低温物体的过程，这个过程是无法逆转的。
热传导的性质决定了热能会自发地从高温物体传递到低温物体，而不会相反。
不可逆过程是现实生活中普遍存在的，它们经常与能量转化和能量损失相关。
不可逆过程是因为存在各种能量转化的限制与损失，无法实现理想化的完全逆转。
三、可逆过程与不可逆过程的应用虽然不可逆过程存在能量转化损失的问题，但在实际应用中，不可逆过程却发挥了重要作用。
不可逆过程的基本方程和熵增率
不可逆过程的基本方程和熵增率
dU = TdS - PdV + ∑μi dni
其中，dU表示系统内能的微分变化，TdS表示系统的熵的能力学微分，PdV 表示系统的体积的功微分，∑μi dni 表示系统的化学反应的过程
微分，μi表示反应物i的化学势，dni表示反应物i的摩尔变化量。
在不可逆过程中，系统的状态变化不再是可逆的，即系统不能回到初
始状态。
因此，系统的熵会发生增加，反映了系统从有序向无序变化的趋势。
根据热力学第二定律，不可逆过程中系统的熵增率大于零，即dS>0。
熵增率可以通过以下公式计算：
dS = dS_sys + dS_surr
其中，dS_sys表示系统的熵变化，dS_surr表示周围环境的熵变化。
根据能量守恒定律，不可逆过程中系统的能量损失等于环境的能量增加。
因此，环境的熵增可以用系统的能量损失来表示：dS_surr = -dQ/T，其中dQ表示系统对环境的能量损失，T表示系统与环境的温度差。
将上述方程整合起来，可以得到不可逆过程中系统的熵增率表达式：dS≥dQ/T
这个表达式意味着在不可逆过程中，系统的熵增至少等于系统对环境
的能量损失除以温度的比值。
这也符合热力学第二定律中提到的熵增原理。
总结起来，不可逆过程的基本方程可以根据具体情况确定，熵增率是
衡量不可逆过程的物理量。
通过熵增率，我们可以定量地描述不可逆过程
中系统的熵变化和能量损失。
不可逆过程是自然界中普遍存在的过程，而熵增率是衡量不可逆过程的重要指标。
热力学中的热力学不可逆性的分析
热力学中的热力学不可逆性的分析热力学是研究能量转化和传递的科学领域，它研究的对象包括热力学平衡的系统以及热力学非平衡的过程。
而热力学不可逆性是指在热力学系统中存在的不可逆过程，即无法完全恢复到初始状态的过程。
本文将从理论和实践两个方面对热力学不可逆性进行分析并探讨其影响。
一、理论分析1. 熵增原理熵增原理是热力学中描述不可逆过程的重要定律，它指出在孤立系统中，总熵只能增加或保持不变，而不能减少。
这意味着自然界中的过程往往趋向于无序状态。
例如，将一个热杯放置在室温下，热量会从热杯传递到环境中，热杯的温度会逐渐降低，而环境的温度会逐渐升高，整个系统的熵会增加。
2. 热力学过程的可逆性和不可逆性热力学过程可以分为可逆过程和不可逆过程。
可逆过程是指系统在无限小时间内可逆转的过程，它的特点是完全可逆的能量转化，没有任何能量损失；而不可逆过程则是指系统在有限时间内发生的过程，它的特点是在能量转换中存在能量损失或转化不完全的情况。
例如，摩擦会使得机械能转化为热能，从而导致能量的损失。
3. 热力学不可逆性的来源热力学不可逆性可以从宏观和微观两个角度来解释。
宏观上，不可逆性来源于能量转化的损失和热量传递的不均匀。
微观上，不可逆性源于分子之间的碰撞和自由度的限制。
无论是宏观还是微观，不可逆性都与能量的散布和熵的增加有关。
二、实践分析1. 热机效率热机效率是评估热力学系统可逆性的重要指标，它定义为输出功率与输入热量之比。
根据卡诺热机的理论，理想情况下，热机效率达到最高值，而实际热机的效率则低于理论值。
这是由于热机存在摩擦、热损失和机械损耗等不可逆过程导致的。
2. 热传导热传导是热力学中常见的热量传递方式，它是指热量沿温度梯度的传递过程。
然而，在实际的热传导过程中，总会存在热阻和温度梯度的不均匀分布，从而导致能量的损失和系统熵值的增加。
3. 物质传输除了热传导，物质在热力学系统中的传输也存在不可逆性。
例如，溶质在溶液中的扩散过程，由于分子之间的碰撞和熵的增加，使得溶质难以完全均匀分布，从而导致不可逆性的发生。
第七节 可逆过程和不可逆过程 卡诺定理
3. 玻尔兹曼关系
用W 表示系统所包含的微观状态数，或理解为 宏观状态出现的概率，叫热力学概率或系统的状态 概率。 考虑到在不可逆过程中，有两个量是在同时增加， 一个是状态概率W，一个是熵。它们之间的关系？ 玻尔兹曼从理论上证明其关系如下：
S k ln W
上式称为玻尔兹曼关系，k 为玻尔兹曼常数。 熵的这个定义表示它是分子热运动无序性或混乱 性的量度。系统某一状态的熵值越大，它所对应的宏 观状态越无序。
结论：系统经历一可逆卡诺循环后，热温比总和为零。
有限个卡诺循环组成的可逆循环 可逆循环 abcdefghija
p
a bd c h g f i V e
它由几个等温和绝热过程 组成。从图可看出，它相 当于有限个卡诺循环 （abija , bcghb , defgd）组 O 成的。所以有
j
Qi 0 i 1 Ti
摩擦过程不可逆。
逆过程？等温收缩。 气体绝热自由膨胀过程不可逆？两过程联合将使功全 部转化为热，允许！
气体准静态绝热膨胀过程可逆。
可逆过程：系统状态变化过程中，逆过程能重复正 过程的每一个状态,且不引起其他变化的过程。 不可逆过程：在不引起其它变化的条件下，不能使 逆过程重复正过程的每一个状态的过程。
状态图上任意两点 1 和 2间，连两条路径 a 和 b ，成为一个可逆循环。
a
2( S 2 )
b
2
dQa 1 dQb 1 T 2 T 0
2
1( S1 )
dQa 2 dQb 1 T 1 T
2
无关，只由始末两个状态决定。
dQ 积分 1 的值与1、2之间经历的过程 T
定义：系统从初态变化到末态时，其熵的增量等 于初态和末态之间任意一可逆过程热温比 的积分。 对有限过程 对无限小过程
热力学知识：热力学中可逆过程和不可逆过程
热力学知识：热力学中可逆过程和不可逆过程热力学是研究热能转化和传递的科学，涉及到能量、功和热量等概念，其中可逆过程和不可逆过程是热力学中重要的两个概念。
在本文中，我们将通过介绍可逆过程和不可逆过程的定义、特点、应用和实例来深入探讨这两个概念。
一、可逆过程可逆过程是指在系统与外界之间进行的能量交换过程中，系统状态可以在任何时候被逆转回来的过程。
具有可逆性是指过程从始至终都在平衡状态下进行，系统对外界和自身的影响不发生永久性、不可逆的变化，也就是说，该过程能够在任意时刻短暂地停止而不影响系统的状态。
可逆过程是一种理想状态，能够充分利用能量，并在最少的热损失下完成能量的转化和传递。
可逆过程的特点如下：1.系统与外界之间完成的能量交换是无限缓慢的，即没有热流或温度梯度的存在。
2.在过程中，系统和外界的量变是绝对平衡的，所以系统处于不变的平衡状态。
3.在可逆过程中，能量转化的总量是不变的，即热能和功相等。
4.可逆过程一般需要调整系统的状态和参数，例如：调节压力、温度、湿度等，以使得系统保持平衡。
可逆过程在工程和科学领域中有广泛的应用。
例如，在汽车引擎中，汽油和空气的混合物燃烧会驱动汽车向前移动，而可逆过程是将这种能量转化过程从内燃机转移到其他设备中，以提高汽车的效率。
在制冷和空调系统中，空气被通过可逆过程的方式制冷，这样系统就可以逆转制冷过程，将热能从室内返还至室外。
可逆过程还被应用于有机化学反应和生产中。
二、不可逆过程不可逆过程是指系统通过与外界交换能量而发生的永久性、不可逆的变化过程，这是一种不完全的过程，它不符合可逆过程的各项条件和特点。
在不可逆过程中，系统无法实现将能量转化为其他形式的最大潜力，也就是说，在能量转化的过程中，总会存在一定程度的能量损耗。
不可逆过程是工程和科学中不可避免的现象，无论是机械运动还是化学反应，都会存在不可逆性。
不可逆过程的特点如下：1.过程中存在着熵的增加，即热能转化为其他形式的能量会破坏系统的有序性，使其更趋于随机性。
不可逆过程热力学
不可逆过程热力学
不可逆过程热力学是研究不可逆过程中热力学现象的宏观理论。
它主要用于描述在不可逆过程中，物理系统的热力学现象和相关的能量转化过程。
这个理论主要关注的是系统在经历一个过程后，如何借助外界的帮助才能回到原来状态从而留下痕迹，这样的过程被称为不可逆过程。
具体来说，不可逆过程热力学涉及到的内容包括：
1.热力学第二定律指出，自然界中一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的。
这意味着，例如水不可能自发的从低处往高处流，必须借助帮助例如抽水机，但却消耗了电能，给外界留下了痕迹。
2.在不可逆过程中，系统会经历一种方向性，这种方向性是由系统的内在性质和外部环境共同决定的。
3.不可逆过程热力学还关注如何借助外界的帮助实现这个过程，但要引起外界的变化。
例如，热量从高温向低温传递时，必须借助外界的帮助如热机，但在这个过程中，热量转化为机械能并对外界做功，使得系统的熵（代表无序度的物理量）增加。
需要注意的是，不可逆过程热力学是一种宏观理论，对于非平衡态现象的解释终究是有限度的。
对于更深入的理论，需要借助非平衡态统计物理学等更微观的理论来完成。
不可逆过程的原理
不可逆过程的原理不可逆过程是指系统发生的物理变化或化学反应中，无法逆转的过程。
这种过程具有以下特点：无法回复到初始状态、总熵增加、无法完全转化为功、不满足平衡条件等。
不可逆过程的原理主要涉及热力学第二定律和微观动力学。
热力学第二定律指出，在孤立系统中，任何过程总是使系统的熵增加，即自然界中不可逆的趋势。
微观动力学则描述了系统中微观粒子的运动，通过这些微观过程，可以解释为什么不可逆过程会发生。
首先，我们来看热力学第二定律。
根据该定律，孤立系统中的熵总是趋向于增加。
熵是描述系统混乱程度的物理量，在不可逆过程中，系统会从有序状态转变为无序状态，从而使熵增加。
这种趋势是不可逆的，因为系统的初始状态包含了特定的信息，而无序状态下的信息量更大，所以系统无法回复到初始状态。
其次，微观动力学对不可逆过程的解释起到了重要作用。
微观动力学描述了系统中粒子的运动和相互作用，在不可逆过程中，这些微观粒子会发生一系列不可逆的碰撞和相互作用。
例如，气体分子之间的碰撞会导致能量和动量的转移，从而产生热力学过程中常见的现象，如热传导、扩散和粘滞等。
这些过程都是由于粒子的微观运动而引起的不可逆变化。
此外，不可逆过程还不满足平衡条件。
平衡态是指系统各项参数和宏观性质不随时间变化的状态。
而不可逆过程是偏离平衡态的过程，其发生的条件是系统与外界存在温度差、压力差、浓度差等非平衡条件。
这些非平衡条件导致了系统内部的不均匀性和施加在系统上的做功。
由于这些条件的存在，系统无法达到平衡态，而是会出现不可逆的物理变化。
此外，不可逆过程还具有能量无法完全转化为功的特点。
能量转化的效率由热效应度量，即转化为有用功的能量与全过程消耗的能量之比。
对于不可逆过程，由于能量的散失和转换的不完全性，能量的利用效率低于可逆过程。
例如，内燃机的燃烧过程中，只有一部分能量转化为机械功，而大部分能量以热的形式散失，这是无法逆转的。
总之，不可逆过程的原理在于热力学第二定律的不可逆趋势和微观动力学中微观粒子的运动和相互作用。
不可逆过程的分析六
不可逆过程的分析六
不可逆过程的分析六
在不可逆过程中，系统通常处于与外界有能量、物质或信息交换的状态。
这种交换会导致系统的能量分布不均匀或有序度下降。
例如，热传导
过程中的能量流动是从高温区向低温区，而不可逆过程会导致能量的损失。
同样，一个气体从高压区流向低压区，不可逆过程中也会有一部分能量损失。
不可逆过程还可以通过热力学循环来观察。
热力学循环是指一个系统
经历一系列的状态变化后回到原始状态的过程。
在一个可逆循环中，系统
在每个状态变化的过程中都是平衡的，而不可逆循环中，则会有能量的损失。
这种能量损失可以通过热机效率来衡量，而热机效率则与循环中不可
逆过程所占的比例有关。
从宏观角度来看，不可逆过程涉及到宏观物体之间的相互作用和运动。
宏观过程通常是不均匀的，存在能量和物质的损失。
而这些损失是由于系
统和外界的不可逆交换所导致的。
总之，不可逆过程是一种不能完全恢复原状态的过程，与时间反演对
称性不同。
不可逆过程的分析可以通过熵增原理来进行，熵增越大，过程
越不可逆。
不可逆过程会导致能量和物质的损失，这种损失可以通过热机
效率来衡量。
不可逆过程的分析可以从微观与宏观两个层面进行，涉及到
微观粒子的碰撞与交换，以及宏观物体的相互作用和运动。
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不可逆过程的分析六
自然界的变化过程都是不可逆的。
所谓不可逆，指的是那些自发进行的变化，不可能自发地回到原来的状态，而对外界不发生任何影响。
在物理学上对可逆与不可逆过程的定义是：一个系统由某一状态出发，经过某一过程达到另一状态，如果存在另一过程，它能使系统和外界完全复原（系统回到原来状态，同时消除了系统对外界的一切影响），则原来的过程称为可逆过程；反之，如果用任何方法都不可能使系统和外界完全复原，则原来的过程称为不可逆过程。
河水能从高处流向低处，这就是不可逆过程，因为水不可能自发地再从低处回到高处。
这里“自发地”三个字很重要，因为我们完全可以用抽水机把水从低处抽到高处，即需要外界对水做功，于是外界发生了变化，产生了影响，这种影响是不可能消除的。
这样的例子可以举出很多很多：煤炭燃烧可以放出热量，而反过来则不可能把放出的热量完全收回再变国煤炭；生命的孕育、生长、衰老、死亡，都不可能逆向进行……
可逆过程是否存在呢？应该说它只在理论上存在，只有理想的无耗散的准静态过程才是可逆的。
这里的条件是①无耗散的过程，②准静态过程。
滑动摩擦力做功是典型的耗散过程，它要消耗机械能而生热，生成的热不可能全部再转化为机械功。
其他能量转化为热的过程也是耗散过程，如电流通过电阻生热等。
扩散过程也是典型的耗散过程，两种气体放到一个容器内，总会均匀地混合起来，但不会再自发地分离。
准静态过程是指那种充分缓慢的变化过程，过程中的每一个状态都是热平衡态，而从一个平衡态变为另一个平衡态所需的时间都比想象时间长得多。
凡中间态是不平衡态的过程都是非准静态过程，例如气体自由膨胀过程中各处的压强不均匀，是力学不平衡；从高温到低温的热传导过程中各处温度不均匀，是热学不平衡；断开电源而发生自感现象的过程中，各处的电场、磁场不均匀，是电学不平衡；燃料燃烧过程中化学势不均匀，是化学不平衡，等等，这些都是非准静态过程。
各种生命现象则更是远离平衡态的复杂过程。
一切非准静态过程都是不可逆过程。
无耗散的准静态过程，是一种纯理想的过程，实际过程都不可足这样的条件，因此实际过程都是不可逆过程。
真正的可逆过程虽然在实际中并不存在，但在热力学的理论研究中却意义重大，在前一个专题“热量”中提到的卡诺循环就是可逆循环。
既然实际过程都是不可逆过程，这些不可逆过程向哪个方向进行呢？热力学第二定律正是关于实际不可逆过程进行方向的高
度概括。
下面我们将说明：一切不可逆过程都是向着熵增加的方向进行，也就是向着能的“贬值”的方向进行。